2016 Fiscal Year Annual Research Report
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26287091
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
冨田 誠 静岡大学, 理学部, 教授 (70197929)
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2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 速い光 / 情報速度 / パルス伝播 / 非解析点 / 超光速度伝播 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
以下の２点において成果を得た。
1.「速い光」（異常分散媒質の中で、光の伝播速度が、見かけ上、真空中の光速度cよりも速く伝播する現象）のなかで、真の情報としての意味をもつ非解析点の伝播について研究を進展させた。具体的には、現実的な非解析点として、非解析点の“鋭さ”の影響を調べた。時間的にガウス型の光パルスに対してＬＮ変調器をもちい非解析点をエンコードする。バンド幅が広く先鋭化した非解析点は、「速い光」の媒質中でも光速度cで伝播する。非解析点は情報としての意味を持ち、このことは、相対性理論的な因果律とよい整合性を示す。入射パルスのバンド幅を制限したなだらかな非解析点は対応する群速度（超光速度）で伝播するようになる。さらに、波形の展開に基づいて、非解析点を越えた未来のパルス波形の予言性についても調べた。入射光のスペクトル幅が制限された場合、展開は非解析点を越えたルス波形を予言することができることが示された。
2. 第一のリングが非常に大きく、フィードバック系としての役割をもったサイズバランスの崩れた結合共振器におけるコヒーレント０πパルスについての実験を進めた。第一のリング共振器をフィードバックループとみなすことで、この系は直列配置された共振器列とみなすことができる。類似の系としいてはCROW（coupled resonator optical waveguide）と称される導波路構造の開発が進んでいるが、CROWと比較した場合、ここでの構造は全く同一の共鳴周波数とＱ値をもった直列配列を作り出すことができるという大きな優位性がある。この系は、２つの共振器の干渉によって櫛型のスペクトル構造を示した。そしてこの系に任意の形状をもったコヒーレントパルスを入射したとき、振動構造をもった連続する出射パルス列が現れた。このパルス列はコヒーレント０πパルスに進展することが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究は順調に進んでいる。平成２７年度に引き続いて、真の情報としての意味をもつ非解析点の伝播について実験をさらに進展させることができた。具体的には、平成２７には「速い光」の中で先鋭化した非解析点は、「速い光」の媒質中でも光速度cで伝播し、相対性理論的な因果律とよい整合性を示すことが示されたが、平成２８年度には、現実的な状況として、非解析点が有限のバンド幅を持つ場合には、非解析点を越えた未来のパルス波形の予言できることが示された。また、研究計画に従って、サイズバランスの崩れた結合共振器におけるコヒーレント０πパルスについての実験を進めることができた。現在の結合共振システムはカップラーによる大きな損失が避けられない。この点は、平成２９年度計画で、カップラーをダイナミックな高速光スイッチ置き換えた系を構築することで改善できると考えている。平成２９年度は、最終年度となるが、これまでの進展が順調であることを踏まえて、研究計画書に記載されていないプラズモン誘起透明化現象にかかわる研究を展開する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 平成２９年度は、２８年度の研究を踏まえて、コヒーレント０πパルスかかわる研究を進める。２８年度は、第一のリングが非常に大きく、第二のリングのサイズが小さいというバランスの崩れた結合共振器を研究対象とした。この系では、２つの共振器の結合に定常カップラーをもちいているため大きな損失が避けられなかった。このカップラーをダイナミックな高速光スイッチ置き換えた系を構築する。新しい系では、損失の改善によってより配列する直列リングの数を飛躍的に大きくできると考えている。この新しい実験系で、０πパルスの発展に対して、入射パルス波形依存性、パルス時間幅依存性、共振器パラメータ依存性を系統的な実験が可能になると考えている。
2. また、金属―誘電体―金属(MIM)多層膜構造にけるプラズモン誘起透明化現象をすすめる。これは、申請時の計画書には記載していないテーマであるが、科研費の最終年度としてこれまでの結合共振器の研究を生かした発展研究として進める。ここで、MIM構造における導波路モードと表面プラズモポラリトンは、透明化現象に対して、それぞれ高Ｑ値と低Ｑ値にモードとして働く。共鳴角度の入射光の周波数依存性は２つのモードで異なっており、入射光波長によって２つのモードの結合条件を制御可能である。２つの共鳴角度が一致した場合には減衰全反射スペクトルは対称的なプラズモン誘起透明化現象の構造を示す。一方、２つの共鳴角度が離調した場合には、鋭い非対称性をもったファノ方のスペクトル構造が現れることが期待される。
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| Causes of Carryover |
次年度繰越金額は、平成２６年度からの繰越の影響が残っているためである。平成２６年度は、「ピークを持たないガウスパルスによる出射パルスピークの観測」について成果を得ることができた。当初計画では、本研究課題は平成２７年度に遂行する計画であった。しかし、実験条件を詳細に検討した結果、単一のリング構造でも実現できる可能性が示唆され、研究資源を本課題に集中した結果、当初計画よりも早く原理的な実証実験に成功することが出来たものである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２９年度は科研費の最終年度にあたる。研究計画に従って、金属―誘電体―金属(MIM)多層膜構造にけるプラズモン誘起透明化現象をすすめるために、科研費のルールに従って目的達成のために次年度に繰越額を使用していく。
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